CN104124784A - 一种无线充电发射器 - Google Patents

Abstract

一种新型无线充电发射器，具有DC/AC转换电路与控制模块、高频大功率与数据连接器、高频大功率与数据线和无线充电线圈模块。

Description

一种无线充电发射器

技术领域

本发明涉及一种无线充电发射器，尤其涉及无线充电发射器中的高频大功率与数据信号的电连接方法与连接器。

背景技术

无线充电功能的技术实现一般采用“将直流电转换为高频交流电，然后让交流电驱动发射线圈传递交变电磁能给接收线圈，然后再将接受线圈感应到的交流电整流为直流电并稳压后给接收设备供电”的方式，因此要实现完整无线充电功能需要包括无线充电发射器和无线充电接收器两个分离的部分，其中无线充电发射器的实现方式如申请号为CN200510030239和CN201110020352所展示。

在无线充电发射器产品的具体实现上，一般分为将市电降压到低压直流的适配器、直流电源输电线、无线充电发射电路模块、无线充电线圈模块四个部分，所述直流电源输电线为只适合传导功率直流电与低频信号交流电的常规电线，而不适合传递较高频率的功率能量，比如USB线或者DC电源线，而所述无线充电发射电路模块与无线充电线圈模块之间采用直接焊接的方式，而且两者之间会在同一个外壳内或同一组机械相连的外壳内完成固定，如专利文献CN201220552440所揭示的就是现有绝大多数无线充电发射器产品的实现方式。还有某些无线充电发射器产品将适配器与无线充电发射电路模块、无线充电线圈模块组装在一个外壳内，从而取消了直流电源输电线，如专利文献CN201220725129所揭示。

传统无线充电器厚度往往超过8mm，最高可以达到15mm，放在桌子上、扶手上、墙面上等会非常突出，这样会影响用户的日常活动，以及有时候会造成事故，比如会阻碍人手活动和导致茶杯误放时候内部的茶水倾洒出来。因此在餐厅、会议室、酒店、候机厅等公共场合，以及在住家内的茶几、休息座椅等地方，如果需要将无线充电器固定在桌子或椅子等表面，同时无线充电器只微微突出桌子或椅子表面，传统无线充电器厂商的技术人员与相关的木工等人员，很自然会建议用户或者选择在桌子或椅子上挖一个直径超过5cm甚至15cm的洞，然后将无线充电器埋入洞内。当无线充电器埋入洞内以后，再从洞的内部用螺丝等固定，最后插上DC电源线进行供电，从而实现桌面或者椅子等表面升级无线充电功能。为了在安装完毕后，让接缝处被遮盖起来甚至实现一定程度的防水，某些专门用于此类场合的传统无线充电器的边缘会设计一个大于洞直径的外缘，因此在安装完成后无线充电器还会突出桌子或椅子等的外表面2到3mm。如附图6所示的QiPOWER TRX公司出品的无线充电器，就代表了传统无线充电器技术人员的普遍思路和做法。

这种实施方式在电子技术上无需突破就能实现，而且不论DC供电线还是无线充电器都十分成熟，因此无需进行创新或发明就能够实现。唯一所要做的只是让挖的孔尽量小，以减少对桌面或者椅子等表面的破坏已经降低工程量，因此传统无线充电器的工程师必须尽可能缩小无线充电器的横向尺寸。但是传统无线充电器电路板尺寸的极限是4cm直径，加上外壳后会达到5cm直径，因此在桌面上挖孔至少是5cm直径。

虽然传统无线充电器工程师努力缩小产品的横向尺寸，但是依然有至少5cm的挖孔宽度，很明显这样的实施方法在改造家具方面的实施难度很高，同时还会破坏桌子或椅子的内部结构，并不适用于已经销售的家具改装。即使是家具厂出产新产品，如果采用这种做法来实现新产品升级，也会大幅度增加产品的生产成本以及经营风险，因此不具有广泛的推广价值。

以及站在用户使用的角度，希望无线充电使用过程中温度尽量低，而不是有明显的发热。由于多数桌子和椅子是木质等导热性差的材料，采用上述方法将无线充电器埋入桌子或者椅子以后，会将无线充电器电路板等产生的热量集中起来再向外表面传递，导致上述方法安装后的无线充电温升高于普通放在桌面上进行无线充电的温升，达到30℃甚至5摄氏度的充电温升，也就是说环境温度25摄氏度时候，充电设备的温度会高达55℃甚至70℃，这是很危险和不会被用户接受的！

因此传统无线充电器通过挖洞埋入桌面或者椅子等表面的方式是不具有可行性的，也是很危险的。

发明内容

本发明揭示了一种低温升、厚度非常薄、而且可以实现防水功能的无线充电器实现方法，并且此发明能够让用户只需在家具表面钻出一个直径5mm以内用于穿线的小孔，就能够实现在桌面上固定一个引线不可见、突出桌面厚度低于2mm、充电温升只有10℃的无线充电器。相比传统无线充电器的厚度减少75%以上，同时充电温升降低50%以上。

首先，本发明摒弃传统无线充电器将DC/AC转换电路与控制模块板与无线充电线圈模块固定在一个外壳内的做法，将DC/AC转换电路与控制模块板与无线充电线圈模块，通过一条高频大功率与数据信号的高频大功率与数据线连接起来。其中，所述高频大功率与数据线直径小于5mm，可以穿过上述用于穿线的小孔。

然后，由于DC/AC转换电路与控制模块板和无线充电线圈模块的尺寸很大，不能穿过5mm直径的小孔，因此在上述高频大功率与数据线的一端焊接有一个支持高频大功率与数据信号的小尺寸连接器一个部件，而上所述连接器的另一个部件焊接在DC/AC转换电路与控制模块板或者无线充电线圈模块上。所述连接器分为插头和插座两个部件，其中至少有一个部分能够穿过上述穿线的小孔，也就是说其最大横向尺寸小于5mm。

假设上述连接器的插头部分尺寸更小且最大横向尺寸小于5mm，并且焊接在上述高频大功率与数据线的一端，而所述高频大功率与数据线的另一端焊接在无线充电线圈模块的底部；同时，上述连接器的插座部分焊接在DC/AC转换电路与控制模块板上。

最后，将上述连接器的插头从家具外表面向内穿过上述的小孔，带着上述高频大功率与数据线也穿过所述的小孔，再接着在无线充电线圈模块的底部涂抹一定的胶水就可以实现长期可靠且防进水进灰的固定了；然后将所述插头插入上述插座内，然后将DC/AC转换电路与控制模块板与供电电源进行连接，就完成了全套无线充电器产品的组装和安装。

其中，无线充电线圈模块由于不含DC/AC转换电路与控制模块板，而且与所述高频大功率与数据线的焊接部分可以密封，因此其本身的防护性能很好；而且由于无线充电线圈模块的横线尺寸远大于上述小孔，因此固定在家具表面后有大面积的家具表面可以提供力学支撑和粘合，因此无需螺丝等方式进行加固，避免了对家具的二次破坏。

相比现有技术，本发明对家具的改造十分轻微和容易实施，而且不会破坏家具现有的结构；以及本发明将发热最严重的DC/AC转换电路与控制模块板移到了远离无线充电区域甚至人们日常生活触碰区域的地方，而且还可以实现360°的空间散热以降低DC/AC转换电路与控制模块板的温度；同时采用配套设计的无线充电线圈模块，实现无线充电区域突出家具表面小于2mm且防水防尘的外观结构设计，满足消费者视觉的审美要求和降低无线充电器损坏或被破坏的几率。

附图1是本发明模块分部与连接关系的说明附图。

附图2是本发明涉及的安装固定与装配实施例示意图。

附图3是本发明涉及的高频大功率与数据信号连接器的第一种实施例示意图。

附图4是本发明涉及的高频大功率与数据信号连接器的第二种实施例示意图。

附图5是本发明涉及的高频大功率与数据信号连接器的第三种实施例示意图。

附图6是传统无线充电器埋入家具的实施方法示意图。

如附图1所示，本发明的实现方式为DC/AC转换电路与控制模块（1.0），然后DC/AC转换电路与控制模块（1.0）的输出端连接着高频大功率与数据连接器（1.2）的插座部分，而高频大功率与数据连接器（1.2）的插头部分焊接在高频大功率与数据线（1.3）的一端，与高频大功率与数据线形成一体（1.1），而高频大功率与数据线（1.3）的另一端与无线充电线圈模块（1.4）焊接在一起。从而实现电能从工频高压电转换为低压直流，再转换为高频交流，最后传递给无线充电线圈模块（1.4）发射给无线充电接收设备。

如附图1所示的实现方法，还可以将高频大功率与数据线（1.3）与DC/AC转换电路与控制模块（1.0）预先焊接在一起，并且高频大功率与数据线（1.3）另一头焊接有高频大功率与数据连接器（1.2）的插座部分，同时将高频大功率与数据连接器（1.2）的插头部分与无线充电线圈模块（1.4）焊接在一起。这样也能实现无线充电能量传递的功能。

如附图1所示的实现方法，高频大功率与数据连接器（1.2）的插头部分和插座部分可以相互调换，选择方式是与无线充电线圈模块（1.4）在出厂时预先电连接的部分，最小外径小于另一部分。

如附图2所示，是所述无线充电器固定在桌子上的方法，其中无线充电线圈模块（2.1）的引线（2.5）部分在其正下方出线。首先，在桌子（2.2）上用电钻等设备，钻一个微小的通孔，假定高频大功率与数据连接器的插头（2.4）部分比插座（2.3）部分直径小，那么钻孔的孔径略大于高频大功率与数据连接器的插头（2.4）部分即可。然后，将高频大功率与数据连接器的插头（2.4）部分从桌面上方插入，穿过所述的钻孔，然后将无线充电线圈模块（2.1）覆盖在所述钻孔上。接着，将DC/AC转换电路与控制模块（2.0）与高频大功率与数据连接器的插头（2.4）部分连接起来。最后，将DC/AC转换电路与控制模块（2.0）与电源相连。这样无线充电器系统完成安装。如果为了让安装更为牢靠，可以在无线充电线圈模块（2.1）的下方事先涂抹胶水，实现非常稳固的安装，以及有利于防水防尘。

由于无线充电线圈模块（2.1）的厚度非常薄，因此安装后，不会对日常生活有负面的影响。

如附图3所示，揭示了本发明一种高频大功率与数据连接器的实现方式。采用类似多端子耳机插头与插座的形式，每一个接触端子分别与不同的电路实现电连接，比如其中接触端子（3.1）和接触端子（3.2）接数据电缆，接触端子（3.3）和接触端子（3.4）接高频大功率电缆。由于耳机插头是同轴的形式，因此这样连接既可以实现可靠的电连接，又可以保证数据信号与高频大功率信号不会相互影响，避免了无线充电器工作失效。其中，数据电缆承担直流供电和数字信号传输的功能。

如附图4所示，揭示了本发明一种高频大功率与数据连接器的实现方式。在附图3揭示的实现方式基础上，在插座（4.1）的外壳上设计有一个卡凸部装置（4.3），同时在插头（4.2）的对应位置设计有卡槽（4.4）。当安装时候将插头（4.2）插入插座（4.1）时，卡凸部装置（4.3）自动扣紧卡槽（4.4），这样就可以实现插座（4.1）与插头（4.2）在长期使用过程中，不会出现非人为因素的松脱，同时保证电连接的低电阻特性。

如附图5所示，揭示了本发明一种高频大功率与数据连接器（5.0）的实现方式。在附图4揭示的实现方式基础上，在插头（5.2）的边缘，设计有橡胶密封圈（5.3），并且在插头（5.1）的对应位置设计有密封圈槽位（5.4）。当安装时候将插头（5.2）插入插座（5.1）时，橡胶密封圈（5.3）与密封圈槽位（5.4）紧密接合，从而实现防水防尘功能。

如图6所示，传统的无线充电器产品，为了加强紧固和美观的目的，往往设计有一个带有凸缘的上盖结构（6.1）和用于螺丝紧固的机械结构（6.6），同时在上盖结构下方尽可能小尺寸地设计DC/AC转换电路与控制模块以及配套的无线充电线圈模块（6.0）。当在家具（6.2）表面挖了一个很大的洞以后，将无线充电器放入洞中进行性螺丝紧固，然后插上DC电源进行供电。DC电源由适配器将交流工频电转为DC直流电后，通过DC电源线（6.5）到DC接头（6.4），在经过DC插座（6.3）传递给DC/AC转换电路与控制模块。

Claims (6)

1. 一种新型无线充电发射器，包括DC/AC转换电路与控制模块、高频大功率与数据连接器、高频大功率与数据线和无线充电线圈模块四个部分组成，其特征在于，

所述DC/AC转换电路上设计有多个焊盘，分别对应高频大功率与直流信号的电路；

所述高频大功率与数据连接器分为插座和插头两个分开的结构件；

所述高频大功率与数据线由高频大功率电缆与直流信号电线两个小部分组成；

所述高频大功率与数据连接器的插座和插头两个分开的结构件，分别与所述DC/AC转换电路与控制模块以及所述高频大功率与数据线进行电连接。

2. 如权利要求1所述的无线充电发射器，所述高频大功率与数据线的一端与所述无线充电线圈模块焊接在一起，而另一端与所述插头和插座中较小的结构件焊接在一起，从而实现所述插头和插座中较小的结构件与所述无线充电线圈模块的电连接；

而所述DC/AC转换电路与控制模块会与所述插头和插座中外径较大的结构件焊接在一起。

3. 如权利要求1和2所述的无线充电发射器，所述高频大功率与数据线的一端与所述DC/AC转换电路焊接在一起，而另一端与所述插头和插座中较大的结构件焊接在一起，从而实现所述插头和插座中较大的结构件与所述DC/AC转换电路的电连接；

而所述无线充电线圈模块与控制模块会与所述插头和插座中外径较小的结构件焊接在一起。

4. 如权利要求1到3所述的无线充电发射器，所述插座和插头两个分开的结构件对应设计有多个电连接接触点和焊接点，与所述高频大功率与数据线焊接在一起的结构件的焊接点分别与所述高频大功率与数据线内的高频大功率电缆与直流信号电线进行电连接，而与所述DC/AC转换电路焊接在一起的结构件的焊接点分别与所述DC/AC转换电路上对应的焊盘进行焊接。

5. 如权利要求1到4所述的无线充电发射装置，所述插座和插头两个分开的结构件上设计有卡凸部与对应的卡槽，当插座与插头连接时候，卡凸部卡入卡槽内，实现插座与插头的机械固定。

6. 如权利要求1到5所述的无线充电发射装置，所述插座和插头两个分开的结构件上设计有密封圈与对应的密封圈槽位，当插座与插头连接时候，密封圈塞入密封圈槽位内，实现防水防尘。